【摘要】：7075鋁合金具有強(qiáng)度高、密度低、耐腐蝕等優(yōu)點,其廣泛應(yīng)用在航空、航天和汽車等領(lǐng)域。強(qiáng)力熱反旋工藝可以消除鑄件缺陷、細(xì)化晶粒、改善組織性能,已成為制造脆性材料薄壁筒形件的主要方法之一。然而,由于鑄態(tài)7075鋁合金室溫下難變形、材料流動性差,因此旋壓過程中極易開裂,這嚴(yán)重影響著工件成形質(zhì)量的提高。因此,本文建立了的各向異性Lemaitre損傷模型,基于ABAQUS有限元平臺建立了筒形件強(qiáng)力熱反旋破裂模型,系統(tǒng)地研究了筒形件旋壓過程中的開裂行為。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)對7075板材塑性變形的各向異性行為進(jìn)行了實驗研究,獲得了7075-T6鋁合金板料的初始屈服強(qiáng)度σ_0、σ_4 _5和σ_(90),各向異性指數(shù)_0r、r_4 _5和r_(90)以及Barlat91屈服準(zhǔn)則的六個各向異性系數(shù)a、b、c、f、g、h�；贐arlat91各向異性屈服準(zhǔn)則,對Lemaitre韌性損傷準(zhǔn)則進(jìn)行了改進(jìn),建立了考慮了材料各向異性的Lemaitre各向異性韌性損傷準(zhǔn)則。(2)基于所建立的Lemaitre各向異性韌性損傷準(zhǔn)則,通過Fortran語言開發(fā)出了適合ABAQUS應(yīng)用平臺的VUMAT各向異性損傷子程序。采用拉深實驗的方法驗證了所建立各向異性損傷準(zhǔn)則和VUMAT子程序的可靠性。進(jìn)而基于所開發(fā)損傷破裂子程序,建立了鑄態(tài)7075鋁合金多道次強(qiáng)力熱反旋損傷開裂預(yù)測仿真模型,并試驗驗證了所建有限元仿真模型的可靠性。(3)基于所建立的該成形過程的損傷開裂預(yù)測模型,系統(tǒng)地分析了該成形過程中損傷的分布特征。即,軸向上,工件底部未旋區(qū)相對較其它兩個區(qū)損傷值最小,中部穩(wěn)旋區(qū)損傷值變化較大;周向上,工件內(nèi)外側(cè)損傷值呈波動變化,即損傷不均勻分布;徑向上,第一道次徑向(由內(nèi)到外)損傷值呈遞增變化;在三個方向上,隨著旋壓道次的增加,工件內(nèi)外側(cè)損傷程度趨于一致。(4)基于虛擬正交試驗法,以損傷開裂為研究對象對該成形過程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,獲得了較優(yōu)的旋壓工藝參數(shù)。獲得了不同道次下旋輪進(jìn)給速度、芯模轉(zhuǎn)速、芯模與工件間摩擦、旋輪與工件間摩擦、芯模溫度和減薄量的最優(yōu)值。
【圖文】：

旋壓方式的分類，根據(jù)毛坯的形狀和壁厚的變化特點，通常分為普通旋壓和強(qiáng)力旋壓兩種。普通旋壓的工藝特點是在成形過程中毛坯的形狀發(fā)生改變但是壁厚基本上不變，普通旋壓具有較大的限制，通常用于加工塑性較好和壁厚較薄的材料，并且尺寸精度不好把握，，因此要求工藝人員要有熟練的工藝技術(shù)；強(qiáng)力旋壓的工藝特點是在成形過程中毛坯的形狀和壁厚都發(fā)生較大變化，強(qiáng)力旋壓相比較與普通旋壓，機(jī)床功率大，因此對厚度大的材料也能加工，并且坯料的厚度沿著芯模母線有規(guī)律的變薄，尺寸精度好控制。普通旋壓的基本方式又可分為三類：拉深旋壓（拉旋）、縮徑旋壓（縮旋）以及擴(kuò)徑旋壓（擴(kuò)旋），成形過程如圖 1-1 所示。拉伸旋壓的成形方式和拉深成形很相似，其中芯模和旋輪分別代替沖頭和沖模的作用，且是普旋中最常見的成形方法；縮徑旋壓是使筒形件毛坯發(fā)生徑向壓縮變形的成形方法，縮旋成形一般是將筒形件毛坯裝夾在芯模中，然后將需要成形的部分露出裝夾卡具外，毛坯隨主軸轉(zhuǎn)動，旋輪按預(yù)定軌跡做往復(fù)運動，使毛坯逐漸縮徑，最終得到想要的形狀；擴(kuò)徑旋壓是使筒形件毛坯的中部或者端部直徑變大的塑性成形方法，旋輪很明顯的特征是旋輪在毛坯內(nèi)部施加作用力。

南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論強(qiáng)力旋壓的基本方式通常分為兩種：錐形件強(qiáng)力旋壓（剪切旋壓）和筒形件強(qiáng)力旋壓（流動旋壓）。剪切旋壓通常適用于成形錐形、拋物線形和半球形類異形件；流動旋壓通常適用于成形普通的筒形件和管形件。根據(jù)旋壓時毛坯變形時材料流動的方向和旋輪的運動方向是否一致也可以分為正旋和反旋兩種方式，成形過程如圖 1-2 所示。當(dāng)材料流動和旋輪運動同向時為正旋，正旋的優(yōu)點有機(jī)床力能參數(shù)小、工件能很好貼合芯模且成形過程中工件不易出現(xiàn)擴(kuò)徑和金屬堆積、正旋在同等條件下比反旋的最大減薄率較高；正旋的缺點是加工同等長度的工件，其芯模長度要比反旋時芯模要長且需要設(shè)計較復(fù)雜的裝夾毛坯的夾具；反旋的優(yōu)缺點則剛好和正旋相反。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG301

【參考文獻(xiàn)】

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6 劉

本文編號：2614077